食品科学技术
试述冷冻干燥的原理和优缺点。
题目
试述冷冻干燥的原理和优缺点。
参考答案和解析
正确答案:
原理：冷冻干燥是将温度降低到冷冻温度下进行。冷冻干燥就是利用冰晶升华的原理，在高度真空的环境下，将已冻结了的食品物料的水分不经过冰的融化直接从冰固体升华为蒸汽，故又称为冷冻升华干燥。
工艺过程：初级干燥，二级干燥，冷冻干燥曲线。优缺点：物料在低压和低温下干燥，使物料中的易氧化成分不致氧化变质，热敏成分如生理活性物质，营养成分和风味损失很少，可以最大限度地保留食品原有成分，味道，色泽和芳香；固体骨架基本保持不变，干制品不失原有的固体结构，保持着原有形状；不会带动可溶性物质移向物料表面而造成盐类沉淀形成硬质薄皮，也不存在因中心水分移向物料表面时对细胞的纤维产生可察的张力而使细胞收缩变形；冻干后呈多孔疏松结构，具有很理想的速溶性和快速复水性。但设备投资大干燥时间一般也较长，冷冻干燥费用较昂贵。
工艺过程：初级干燥，二级干燥，冷冻干燥曲线。优缺点：物料在低压和低温下干燥，使物料中的易氧化成分不致氧化变质，热敏成分如生理活性物质，营养成分和风味损失很少，可以最大限度地保留食品原有成分，味道，色泽和芳香；固体骨架基本保持不变，干制品不失原有的固体结构，保持着原有形状；不会带动可溶性物质移向物料表面而造成盐类沉淀形成硬质薄皮，也不存在因中心水分移向物料表面时对细胞的纤维产生可察的张力而使细胞收缩变形；冻干后呈多孔疏松结构，具有很理想的速溶性和快速复水性。但设备投资大干燥时间一般也较长，冷冻干燥费用较昂贵。
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相似问题和答案
第1题：
试述高频振框式平筛及ZSL1～4型离心筛的工作原理及优缺点。
正确答案: 高频振框式平筛的工作原理：未选浆料从进浆箱流入筛框内，在压力差和筛板振动作用下，纤维通过筛孔，进入混凝土槽。槽内设有浆位调节板，控制良浆位略淹没筛板，使其既作为阻力使筛框振幅保持稳定，又起到淘洗筛板上附粘于粗渣上的好纤维的作用。未通过筛板的浆渣，逐步向前移动，直到筛板的未端，落入粗节槽内。在浆渣出口上方装有高压喷水管，冲洗筛板上的粗渣，以防浆渣带走合格纤维。优缺点：除节能力强，动力消耗低，占地面积小，对浆料适应能力强，生产能力大，操作简单，维护容易。但是喷水压力要求较大；而且由于不封闭，操作环境较差。
ZSL1～4的工作原理：纸浆从离心筛的一端进入，在具有3个区德转子叶片作用下，在筛板内做旋转运动，离心力大于重力时，在筛鼓内形成略带偏心的环流，上部浆环较薄，下部浆环较厚。好纤维由于比重较大，迅速靠近浆环的外圈随水穿过筛孔。粗渣因比重较轻、尺寸较大，悬浮于浆环的内层。从空心轴的两头向Ⅱ区和Ⅲ区送入稀释水，通过叶片夹层喷到筛板上，对筛板进行冲洗，并使鼓内的浆层保持适当的浓度和厚度，避免浓度过大而糊筛板和排渣量过大。良浆穿过筛板后从筛浆机底部侧管流出；粗渣从另一端的下部流出。优缺点：生产能力好，筛选效果好，电耗低，占地小，设备重量轻，筛选浓度高，尾渣量少，浆渣中好纤维率低，结构简单、维修方便，运行平稳等优点。
第2题：
试述好氧塘、兼性塘和厌氧塘净化污水的基本原理及优缺点。
正确答案: 在各种类型的氧化塘中，兼性塘是应用最为广泛的一种。兼性塘一般深1.0~2.0m，在塘的上层，阳光能够照射透入的部位，为好氧层，其所产生的各项指标的变化和各项反应与好氧塘相同，由好氧异养微生物对有机污染物进行氧化分解；藻类的光合作用旺盛，释放大浪的氧。在塘底部，由沉淀的污泥和衰死的藻类和菌类形成的污泥层，在这层里由于缺氧，而进行由厌氧微生物起主导作用的厌氧发酵，为厌氧层。好氧层与厌氧层之间，存在一个兼性层，在这里溶解氧量低，而且是时有时无，一般在白昼有溶解氧存在，而在夜间又处于厌氧状态，在这里存活的是兼性微生物，这一类微生物既能够利用水中游离的分子氧，也能够在厌氧条件下，从NO3-和CO32-中摄取氧。在兼性塘内进行的净化反应是比较复杂的，生物相也比较复杂。在厌氧区与一般的厌氧发酵反应相同，是产酸、产氢产乙酸和产甲烷3种细菌的连续作用下，相继经过产酸、产氢产乙酸和产甲烷三个阶段的反应。液态代谢产物与塘水混合，气态产物则逸出水面，或在通过好氧区时为细菌分解，为藻类利用。厌氧区也有降解BOD的功能，约有20%的BOD是在厌氧娶去除的。此外，厌氧区，通过厌氧反应发酵反应可以使污泥得到一定程度的降解，减少塘底污泥量。在好氧区进行的各项反应与存活的生物基本同好氧塘。由于污水的停留时间长，有可能生长繁育多种种属的微生物，其中包括世代时间较长的种属。除有机物降解外，这里还可以进行更为复杂的反应，如硝化反应等。
第3题：
试述净现值法的基本原理、优缺点和适用条件,以及应如何改进。
参考答案：（1）原理：净现值是指按事先设定的某一折现率（通常是投资者对该投资方案可以接受的报酬水平下限），将投资项目寿命期（或计算期）内各个不同时点的现金流量折现到计算期期初的累计值(代数和)，其经济涵义是投资项目除了按该设定的折现率水平获得抵补资金机会成本的报酬外，尚可获得的超额报酬(可视为经济利润)总现值。当某方案的净现值大于或等于0时，说明该方案的预计报酬水平大于或等于事先设定的(即可接受的)折现率，因此该方案在经济上可行，即该方案的投资达到最低要求的报酬水平。反之，当某方案的净现值小于0时，说明该方案的预计报酬水平小于事先设定的折现率，因此该方案在经济上不可行，即该方案的投资未能达到最低要求的报酬水平(或未能达到资金的机会成本水平)。（2）优点：与企业价值最大化总体目标算法相同,方向一致,用净现值指标评选的方案基本能满足企业总体目标的要求；容易计算。（3）缺点、适用性：在互斥方案和独立方案决策时，要求各方案的寿命期和投资额都相同才存在可比性和适用性，否则可能出现决策错误；准确设定与资金的机会成本水平相当的折现率较难并且至关重要。（4）改善：在互斥方案和独立方案决策时，当各方案的寿命期有差异时，得采用重复原案法或研究期法对净现值进行变形和应用；当各方案的投资额有差异时，得采用差额(即增量)净现值法。
第4题：
离子源的作用是什么？试述EI、CI的原理及优缺点。
正确答案:离子源：将进样系统引入的气态样品分子转化成离子。
EI（电子电离源）原理：失去电子
特点：电离效率高，灵敏度高；离子碎片多，有丰富的结构信息；有标准质谱图库；但常常没分子离子峰；只适用于易气化、热稳定的化合物。
CI（化学电离源）原理：离子加合
特点：准分子离子峰强，可获得分子量信息；谱图简单；但不能进行谱库检索，只适用于易气化、热稳定的化合物
第5题：
试述化学渗透法破碎细胞的原理及其优缺点？
正确答案: 作用机理：某些有机溶剂，抗生素，表面活性剂，金属螯合剂，变性剂等化学药品都可以改变细胞壁或膜的通透性，从而使内容物有选择地渗透出来，这种处理方法叫渗透法。
优点（相对机械破碎）：
对产物释出有一定的选择性；
细胞保持完整，碎片少，利于进一步提取；
核酸释放量少，黏度低，便于进一步分离。
缺陷：
时间长，效率低；
化学试剂有毒；
通用性差。
第6题：
试述局部平滑法的原理及优缺点。
正确答案: 原理：局部平滑法是一种直接在空间域上进行平滑处理的技术。假设图像是由许多灰度恒定的小块组成，相邻像素间存在很高的空间相关性，而且噪声则是统计独立的。则可用像素领域内的各像素的灰度平均值代替该像素原来的灰度值，实现图像的平滑。
优缺点：这种算法简单，处理速度快，但它的主要缺点是在降低噪声的同时使图像产生模糊，特别在边缘和细节处。而且领域越大，在去噪能力增强的同时模糊程度越严重。
第7题：
简述真空冷冻干燥的基本原理及其优缺点？
正确答案: 1、利用天然和人工低温，使物料组织中水分冻结后再解冻从组织中流出，达到脱水的目的。缺点：制品中的水溶性物质和水分一起流失，制品成为多孔性物质
2、真空冷冻干燥法：是将材料冻结后，先冷却到冻结温度以下，再在低温和真空条件下使材料中冻结成冰的水分直接蒸发成水汽（升华），并冷凝除水的食品干燥方法
第8题：
试述液压传动的工作原理？与其他传动方式相比，液压传动有哪些优缺点？
正确答案: 液压传动的工作原理就是利用液体的压力传递运动和动力。先利用动力元件将原动机的机械能转换成液体的压力能，再利用执行元件将体液的压力能转换为机械能，驱动工作部件运动。液压系统工作时，还可利用各种控制元件对油液进行压力、流量和方向的控制与调节，以满足工作部件对压力、速度和方向上的要求。优点有传动平稳，易于频繁换向；质量轻体积小，动作灵敏；承载能力大；调速范围大，易于实现无级调速；易于实现过载保护；液压元件能够自动润滑，元件的使用寿命长；容易实现各种复杂的动作；简化机械结构；便于实现自动化控制；便于实现系列化、标准化和通用化。缺点有液压元件制造精度要求高；实现定比传动困难；油液易受温度影响；不适宜远距离传动动力；油液中混入空气容易影响工作性能；油液容易被污染；发生故障不容易检查和排除。
第9题：
简述喷雾干燥和冷冻干燥的原理及优缺点。
正确答案:喷雾干燥原理：采用雾化器将料液（溶液、乳浊液或悬浮液、熔融液或膏糊液）分散成雾滴，用热空气干燥雾滴而完成的干燥过程。
流程：
1.料液物化成雾滴
2.雾滴与热空气接触（混合和流动）；
3.雾滴干燥（水分蒸发）；
4.干燥产品与空气分离。
优点：
1.蒸发面积大，干燥速度极快（几s～30s）；
2.干燥温度低，适于热敏性物料的干燥
3.干制品的溶解性及分散性好，具有速溶性。
4.操作条件易控制和产品质量指标容易调节；
5.干燥流程简化，操作在封闭条件下进行，有利于保持食品卫生，减少污染；
6.目前国内外广泛用于食品工业中奶粉、奶油粉、乳清粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡、速溶茶等； 缺点：所需设备庞大，能量消耗大，费用较高干燥粉末容易吸水发粘。
冷冻干燥原理：把含有大量水分的物质预先进行降温冻结成固体，然后在真空条件下使水蒸汽直接升华，物质本身剩留在冻结时的冰架中，干燥后体积不变，疏松多孔。
过程：传热：冻结物料温度的最低极限不能低于冰晶体的饱和水蒸气压相应的温度。升华：在冰晶体表面上进行，物料冰层界面不断地移向物料中心。
优点：
1.工艺条件为低温、低压，因而干制品营养成分损耗少；
2.色泽、结构、质地和风味变化轻微。
缺点：
1.投资费用高，生产费用也高。
2.多孔性干制品还需特殊包装，以免回潮和氧化。
第10题：
冷冻干燥法的原理
正确答案: 将配制好的阳离子盐溶液喷入到低温有机液体中（用干冰或丙酮冷却的乙烷浴内），使液体进行瞬间冷冻和沉淀在玻璃器皿的底部，将冷冻球状液滴和乙烷筛选分离后放入冷冻干燥器，在维持低温降压条件下，溶剂升华、脱水，再在煅烧炉内将盐分解，可制得超细粉体。